طراحی و ساخت نانو حسگر زیستی چندگانه برای تشخیص همزمان گازهای دی اکسید کربن، متان، اتانول و آمونیاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه بیو متریال، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه شیمی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه یک نانوحسگر زیستی چندگانه برای تشخیص همزمان گازهای دی اکسید کربن، متان، اتانول و آمونیاک ساخته شد و پاسخ الکتروشیمیایی آن به غلظتهای مختلف این گازها مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت آن از نانوکامپوزیت گرافن اکساید/پلی آنیلینی که در تحقیق قبل ساخته بودیم و ترکیب شیمیایی و ریخت شناسی و ساختار آن را با آنالیز های FT-IR، FE-SEM، HR-TEM و XRD مورد بررسی قرارداده بودیم بهره جستیم. در این تحقیق نانو کامپوزیت تشکیل شده را بر روی الکترودهای جدیدی با روکش نقره قرار داده و سپس با قرار دادن نانو ذرات اکسید آلومینیوم، اکسید روی، اکسید قلع و اکسید تیتانیوم قسمت های مختلف نانوحسگر زیستی چندگانه به ترتیب نسبت به گازهای دی اکسید کربن، متان، اتانول و آمونیاک حساس شد و میزان پاسخ و حساسیت آن نسبت به هریک از گازها با انجام آزمایش های آمپرومتریک مورد سنجش قرار گرفت و نتایج نشان داد که حساسیت حسگرهای ساخته شده برای تشخیص گازهای فوق قابل قبول می باشد. بررسی نتایج حاصل از انجام آزمایش های الکتروشیمیایی نشان داد که پاسخ هر جز نانوحسگر زیستی چندگانه نسبت به مخلوطی از 4 گاز مورد بحث به صورت یک معادله 4 مجهولی تعریف میشود و با در نظر گرفتن پاسخ های 4 جزء این حسگر چندگانه به صورت همزمان نسبت به مخلوط 4 گاز مورد سنجش، 4 معادله 4 مجهولی حاصل میشود که با حل آن میتوان به غلظت دقیق هریک از 4 گاز مورد سنجش پی برد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gao, F., et al., Dual transduction on a single sensor for gas identification. Sensors and Actuators B: Chemical, 2019. 278: p. 21-27.
[2] Kulkarni, S., et al., Synthesis and evaluation of gas sensing properties of PANI, PANI/SnO2 and PANI/SnO2/rGO nanocomposites at room temperature. Inorganic Chemistry Communications, 2018. 96: p. 90-96.
[3] Gaikwad, G., et al., Synthesis and evaluation of gas sensing properties of PANI based graphene oxide nanocomposites. Materials Science and Engineering: B, 2017. 218: p. 14-22.
[4] مشیدی, ح.ر., م. ربیعی, and ن. ربیعی, ساخت نانوبیوسنسور گاز اتانول بر پایه کامپوزیت GO/PANI/SnO2. مواد پیشرفته و پوشش های نوین, 2018. 7(26): p. 1789-1798.
[5] Wu, Y., et al., Tuning the Surface Properties of Graphene Oxide by Surface-Initiated Polymerization of Epoxides: An Efficient Method for Enhancing Gas Separation. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017. 9(5): p. 4998-5005.
[6] Lawal, A.T., Progress in utilisation of graphene for electrochemical biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 2018. 106: p. 149-178.
[7] Nemade, K.R. and S.A. Waghuley, Highly responsive carbon dioxide sensing by graphene/Al2O3 quantum dots composites at low operable temperature. Indian Journal of Physics, 2014. 88(6): p. 577-583.
[8] Galstyan, V., et al., Nanostructured ZnO chemical gas sensors. Ceramics International, 2015. 41(10, Part B): p. 14239-14244.
[9] Chang, Y., et al., Reduced Graphene Oxide Mediated SnO2 Nanocrystals for Enhanced Gas-sensing Properties. Journal of Materials Science & Technology, 2013. 29(2): p. 157-160.
[10] Inyawilert, K., et al., Rapid ethanol sensor based on electrolytically-exfoliated graphene-loaded flame-made In-doped SnO2 composite film. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 209: p. 40-55.
[11] Zhang, D., et al., Characterization of a hybrid composite of SnO2 nanocrystal-decorated reduced graphene oxide for ppm-level ethanol gas sensing application. RSC Advances, 2015. 5(24): p. 18666-18672.
[12] Ye, Z., et al., Excellent ammonia sensing performance of gas sensor based on graphene/titanium dioxide hybrid with improved morphology. Applied Surface Science, 2017. 419: p. 84-90.
[13] Naghib, S., M. Rabiee, and E. Omidinia, Electrochemical Biosensor for L-phenylalanine Based on a Gold Electrode Modified with Graphene Oxide Nanosheets and Chitosan. Vol. 9. 2014. 2341-2353.
[14] Abdorahim, M., et al., Nanomaterials-based electrochemical immunosensors for cardiac troponin recognition: An illustrated review. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2016. 82: p. 337-347.
[15] Poursadeghian, S., et al., Development of electrochemical noninvasive glucose nanobiosensor using antioxidants as a novel mediator. Vol. 13. 2017.
[16] Bodewig, E., CHAPTER 4 - THE METHOD OF SOLVING LINEAR EQUATIONS, in Matrix Calculus (Third Edition), E. Bodewig, Editor. 2014, North-Holland. p. 341-344.